RU2204661C1

RU2204661C1 - Pneumatic percussion unit with collar valve

Info

Publication number: RU2204661C1
Application number: RU2001127361/03A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Власов; В.И. Клишин
Original assignee: Институт горного дела СО РАН
Priority date: 2001-10-08
Filing date: 2001-10-08
Publication date: 2003-05-20

Abstract

FIELD: construction equipment. SUBSTANCE: invention is related to driving holes in ground, to ramming bar elements into ground, to ground compaction. Pneumatic percussion unit has body with inlet and outlet holes, striker mounted in body for movement, chambers of forward and backward running, duct in striker communicating chambers of forward and backward running, limiters of forward and backward running made in internal surface of body, shut-off valve of chamber of backward running. Shut-off valve of chamber of backward running is collar valve in the form of elastic flange anchored with the use of ring in annular groove of striker with formation of slit clearance between elastic flange and annular groove for passage of used air. Annular groove of striker is connected with chamber of backward running. Sealing band tightly contacting internal surface of cylindrical body is made in face surface of elastic flange bordering on its side surface. EFFECT: enhanced serviceability of percussion unit and deepening of operational cycle by way of provision for reliable exhaust from chamber of backward running over entire travel of striker during power stroke. 3 dwg

Description

Предлагаемое техническое решение относится к строительной технике и предназначено для проходки скважин в грунте, забивания стержневых элементов в грунт, трамбования грунта и т.д. The proposed solution relates to construction equipment and is intended for drilling wells in the ground, driving core elements into the ground, tamping the soil, etc.

Известно устройство ударного действия (см. , например, патент РФ 2072912, B 25 D 17/00,9/04, опубл. 1997 г., БИ 4), содержащее корпус с впускными и выпускными отверстиями и установленным в нем с возможностью осевого перемещения ударником, делящим корпус на камеры прямого и обратного хода, размещенный в камере обратного хода упругий элемент, установленный соосно с выпускным отверстием и размещенный в последнем запорный клапан, причем упругий элемент одним концом закреплен на запорном клапане, а другим - на ударнике или корпусе. A percussion device is known (see, for example, RF patent 2072912, B 25 D 17 / 00.9 / 04, publ. 1997, BI 4), comprising a housing with inlet and outlet openings and mounted in it with axial movement an impactor dividing the casing into forward and reverse chambers, an elastic element located in the reverse chamber, mounted coaxially with the outlet and placed in the latter, a shut-off valve, the elastic element being fixed at one end to a shut-off valve and the other to a drum or casing.

Недостатком устройства является ограниченная производительность из-за снижения энергии удара торможением воздуха в камере обратного хода. The disadvantage of this device is its limited performance due to a decrease in the impact energy by braking air in the return chamber.

Наиболее близким техническим решением является устройство ударного действия (см., например, патент РФ 2105881, Е 21 С 3/24, Е 02 F 5/18, опубл. 1998 г. , БИ 6), включающее корпус с впускным и выхлопным отверстиями, установленный в корпусе с возможностью перемещения ударник, камеры прямого и обратного хода, канал в ударнике для сообщения камер прямого и обратного хода и запорный клапан, причем на наружной поверхности ударника выполнена кольцевая канавка, на внутренней поверхности корпуса выполнены передний кольцевой выступ и ограничитель обратного хода, а запорный клапан выполнен в виде упорного кольца, установленного в кольцевой канавке ударника с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса. The closest technical solution is a percussion device (see, for example, RF patent 2105881, E 21 C 3/24, E 02 F 5/18, publ. 1998, BI 6), including a housing with inlet and exhaust openings, installed in the housing with the possibility of moving the firing pin, forward and reverse cameras, a channel in the drummer for communicating the forward and reverse cameras and a shut-off valve, moreover, an annular groove is made on the outer surface of the drummer, a front annular protrusion and a return limiter are made on the inner surface of the housing, a aporny valve is formed as a thrust ring mounted in an annular groove of the firing pin for engagement with the inner surface of the housing.

Недостатком устройства является повышенный износ запорного клапана из-за сложной деформации его во время рабочего цикла, что снижает надежность работы устройства. The disadvantage of this device is the increased wear of the shutoff valve due to its complex deformation during the duty cycle, which reduces the reliability of the device.

Технической задачей решения является повышение работоспособности ударного узла и углубление рабочего цикла за счет обеспечения надежного выхлопа из камеры обратного хода на всем пути движения ударника при рабочем ходе. The technical task of the solution is to increase the operability of the shock assembly and deepen the working cycle by providing reliable exhaust from the reverse chamber along the entire path of the striker during the working stroke.

Поставленная техническая задача решается следующим образом. The technical task is solved as follows.

В пневматическом ударном узле с манжетным клапаном, включающем корпус с впускным и выхлопным отверстиями, установленный в корпусе с возможностью перемещения ударник, камеры прямого и обратного хода, канал в ударнике для сообщения камер прямого и обратного хода, ограничитель прямого и обратного хода, выполненный на внутренней поверхности корпуса, запорный клапан из камеры обратного хода, согласно техническому решению запорный клапан из камеры обратного хода представляет собой манжетный клапан в виде упругоэластичного фланца, закрепленного посредством кольца в кольцевой торцевой проточке ударника с образованием щелевого зазора между упругоэластичным фланцем и кольцевой торцевой проточкой ударника для прохода отработанного воздуха, при этом кольцевая торцевая проточка ударника соединена каналами с камерой обратного хода, а на торцевой поверхности упругоэластичного фланца, прилегающей к его боковой поверхности, выполнен уплотнительный поясок, герметично контактирующий с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса. In a pneumatic shock assembly with a cuff valve, including a housing with inlet and exhaust openings, mounted in the housing with the ability to move the firing pin, forward and reverse cameras, a channel in the drummer for communicating forward and reverse cameras, forward and reverse limiters, made on the inside the surface of the housing, the shut-off valve from the return chamber, according to the technical solution, the shut-off valve from the reverse chamber is a cuff valve in the form of an elastic flange, fixed by means of a ring in the annular end groove of the striker with the formation of a gap between the elastic flange and the annular groove of the striker for the passage of exhaust air, while the annular end groove of the striker is connected by channels to the reverse chamber, and on the end surface of the elastic flange adjacent to its side surface , made a sealing girdle, hermetically in contact with the inner surface of the cylindrical body.

Существенными отличиями предлагаемого технического решения являются следующие. Significant differences of the proposed technical solutions are as follows.

- Запорный клапан из камеры обратного хода представляет собой манжетный клапан в виде упругоэластичного фланца, закрепленного посредством кольца в кольцевой торцевой проточке ударника с образованием щелевого зазора между упругоэластичным фланцем и кольцевой торцевой проточкой ударника для прохода отработанного воздуха, при этом кольцевая торцевая проточка ударника соединена каналами с камерой обратного хода. - The shut-off valve from the return chamber is a cuff valve in the form of an elastic elastic flange fixed by means of a ring in the annular end groove of the striker with the formation of a gap between the elastic-elastic flange and the annular groove of the striker for the passage of exhaust air, while the annular end groove of the striker is connected by channels with reverse camera.

Это обеспечивает гарантированно заданный ход упругоэластичного фланца на величину 0,5-3,0 мм, достаточный для пропуска отработанного воздуха из камеры обратного хода, что, в свою очередь, обеспечивает стабильность работы ударного узла и углубление рабочего цикла за счет обеспечения надежного выхлопа из камеры обратного хода на всем пути движения ударника при рабочем ходе. This ensures a guaranteed set stroke of the elastic flange by a value of 0.5-3.0 mm, sufficient to allow the exhaust air to pass from the return chamber, which, in turn, ensures the stability of the shock assembly and the deepening of the duty cycle by ensuring reliable exhaust from the chamber reverse stroke along the entire path of the drummer during the working stroke.

Малый ход упругоэластичного фланца позволяет сократить до минимума объем камеры обратного хода, что снизит расход сжатого воздуха. Малые изгибы (0,5-3,0 мм) упругоэластичного фланца обеспечивают работоспособность узла, сводя до минимума усталостные знакопеременные напряжения. The small stroke of the elastic flange allows you to minimize the volume of the reverse chamber, which will reduce the flow of compressed air. Small bends (0.5-3.0 mm) of the elastic-elastic flange ensure the operation of the unit, minimizing alternating fatigue stresses.

- На торцевой поверхности упругоэластичного фланца, прилегающей к его боковой поверхности, выполнен уплотнительный поясок, герметично контактирующий с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса. Это обеспечивает надежную герметизацию камеры обратного хода, что снижает расход сжатого воздуха и повышает стабильность работы. Герметизация уплотнительным пояском, выполненным из упругоэластичного материала обеспечивает надежную работу за счет снижения износа цилиндрической части корпуса в районе камеры обратного хода, а также компенсацию износа упругоэластичными свойствами материала. - On the end surface of the elastic flange adjacent to its side surface, a sealing girdle is made, hermetically in contact with the inner surface of the cylindrical body. This provides reliable sealing of the reverse chamber, which reduces the consumption of compressed air and increases stability. Sealing with a sealing girdle made of an elastic material ensures reliable operation by reducing the wear of the cylindrical part of the housing in the vicinity of the reverse chamber, as well as compensating for the wear by the elastic properties of the material.

Кроме того, снижаются требования к точности изготовления деталей пневматического ударного узла, что упрощает конструкцию и технологию изготовления. In addition, the requirements for precision manufacturing of parts of a pneumatic impact assembly are reduced, which simplifies the design and manufacturing technology.

Сущность технического решения иллюстрируется примером выполнения пневматического ударного узла, показанного на фиг.1, 2 и 3. The essence of the technical solution is illustrated by an example of a pneumatic shock assembly shown in figures 1, 2 and 3.

На фиг.1 показана принципиальная схема общего вида пневматического ударного узла - вертикальный разрез;
на фиг.2 - узел А на фиг.1 в увеличенном масштабе;
на фиг.3 - сечение I-I на фиг.2 в увеличенном масштабе.Figure 1 shows a schematic diagram of a General view of a pneumatic impact unit - a vertical section;
figure 2 - node a in figure 1 on an enlarged scale;
figure 3 is a section II in figure 2 on an enlarged scale.

Пневматический ударный узел содержит цилиндрический корпус 1 (фиг.1), установленный в нем с возможностью перемещения ударник 2 и камеры прямого 3 и обратного 4 хода. В корпусе 1 выполнено впускное отверстие 5 и выхлопное отверстие 6. На внутренней поверхности 7 корпуса 1 выполнен ограничитель 8 обратного хода. В ударнике 2 выполнен канал 9 ограниченного сечения для сообщения камеры 4 обратного хода с камерой 3 прямого хода. Запорный клапан 10 из камеры 4 обратного хода представляет собой манжетный клапан и выполнен в виде упругоэластичного фланца 11 (фиг.2), закрепленного посредством кольца 12 в кольцевой торцевой проточке 13 ударника 2 с образованием щелевого зазора 14 между упругоэластичным фланцем 11 и кольцевой торцевой проточкой 13 ударника 2 для прохода отработанного воздуха из камеры 4 обратного хода. При этом проточка 13 каналами 15 и 16 соединена с камерой 4 обратного хода. На торцевой поверхности упругоэластичного фланца 11, прилегающей к его боковой поверхности 17, выполнен уплотнительный поясок 18, герметично контактирующий с внутренней поверхностью 7 цилиндрического корпуса 1. Pneumatic shock node contains a cylindrical body 1 (figure 1), mounted in it with the ability to move the hammer 2 and the camera forward 3 and reverse 4 strokes. In the housing 1 there is an inlet 5 and an exhaust hole 6. On the inner surface 7 of the housing 1, a backstop 8 is made. In the drummer 2, a channel 9 of limited cross section is made for communication of the reverse chamber 4 with the forward chamber 3. The shut-off valve 10 from the reverse chamber 4 is a cuff valve and is made in the form of an elastic-elastic flange 11 (Fig. 2), fixed by means of a ring 12 in the annular end groove 13 of the hammer 2 with the formation of a gap 14 between the elastic-elastic flange 11 and the annular end groove 13 drummer 2 for the passage of exhaust air from the chamber 4 reverse. While the groove 13 channels 15 and 16 is connected to the camera 4 backward stroke. On the end surface of the elastic flange 11 adjacent to its side surface 17, a sealing girdle 18 is made, hermetically in contact with the inner surface 7 of the cylindrical body 1.

Уплотнительная поверхность 19 кольцевой торцевой проточки 13 выполнена плоской или криволинейной, как показано на фиг.2. The sealing surface 19 of the annular end groove 13 is made flat or curved, as shown in figure 2.

При криволинейной поверхности 19 улучшаются условия герметизации при низких давлениях сжатого воздуха в камере 4 обратного хода. When the curved surface 19 improves sealing conditions at low pressures of compressed air in the chamber 4 return.

Для обеспечения "прохода" упругоэластичного фланца 11 над ограничителем 8 обратного хода кольцо 12 целесообразно выполнить со скосом 20. В нижней части внутренней поверхности 7 цилиндрического корпуса выполнен ограничитель 21 прямого хода, контактирующий с торцевой частью уплотнительного пояска 18. To ensure the "passage" of the elastic flange 11 over the backstop 8, the ring 12 is expediently made with a bevel 20. In the lower part of the inner surface 7 of the cylindrical body, a forward stop 21 is made in contact with the end part of the sealing girdle 18.

Пневматический ударный узел работает следующим образом. Pneumatic shock node operates as follows.

Сжатый воздух через отверстие 5 поступает в камеру 3 прямого хода. Под действием давления сжатого воздуха ударник 2 перемещается в крайнее нижнее (по чертежу) положение и упирается в передний торец корпуса 1. По каналу 9 сжатый воздух поступает в камеру 4 обратного хода и в ней начинает повышаться давление. Compressed air through the hole 5 enters the forward chamber 3. Under the action of compressed air pressure, the hammer 2 moves to the lowest position (according to the drawing) and abuts against the front end of the housing 1. Through channel 9, the compressed air enters the reverse chamber 4 and the pressure begins to increase in it.

Повышающееся давление в камере 4 обратного хода отводит упругоэластичный фланец 11 от исходного состояния и перекрывает щелевой зазор 14 (давление в щелевом зазоре 14 будет меньше за счет движения воздуха по сравнению с давлением сжатого воздуха с противоположной стороны - со стороны кольца 12). За счет развивающегося давления в камере 4 обратного хода уплотнительный поясок 18 прижимается к внутренней поверхности 7. Причем, как показывают эксперименты, герметизация уплотнительным пояском 18 и перекрытие щелевого зазора 14 упругоэластичным фланцем 11 происходит мгновенно и четко даже при весьма низких давлениях сжатого воздуха. The increasing pressure in the reverse chamber 4 removes the elastic-elastic flange 11 from the initial state and overlaps the gap gap 14 (the pressure in the gap gap 14 will be less due to air movement compared to the compressed air pressure from the opposite side - from the side of the ring 12). Due to the developing pressure in the reverse chamber 4, the sealing girdle 18 is pressed against the inner surface 7. Moreover, as shown by experiments, sealing with the sealing girdle 18 and overlapping of the gap gap 14 by the elastic-elastic flange 11 occurs instantly and clearly even at very low pressures of compressed air.

Поступающий сжатый воздух повышает давление в загерметизированной камере 4 обратного хода. Под действием давления в камере 4 обратного хода за счет разности площадей камер прямого 3 и обратного 4 хода ударник 2 перемещается в верхнее положение (по чертежу). При касании ограничителя 8 обратного хода с упругоэластичным фланцем 11 ударник 2 остановится, произойдет отрыв его от уплотнительной поверхности 19, раскрывается щелевой зазор 14 и из камеры 4 обратного хода начнет выходить отработанный воздух через каналы 16 и 15. The incoming compressed air increases the pressure in the sealed return chamber 4. Under the action of pressure in the chamber 4 of the reverse stroke due to the difference in the areas of the chambers of direct 3 and the reverse 4 stroke, the hammer 2 moves to the upper position (according to the drawing). When you touch the backstop 8 with an elastic flange 11, the hammer 2 will stop, it will detach from the sealing surface 19, the gap 14 will open, and the exhaust air will begin to escape from the backward chamber 4 through channels 16 and 15.

Ударник 2 некоторое время движется по инерции, при этом изгибается упругоэластичный фланец 11, чему способствует скос 20 на кольце 12. The hammer 2 for some time moves by inertia, while bending the elastic flange 11, which contributes to the bevel 20 on the ring 12.

После торможения ударник 2 остановится и под действием давления в камере 3 прямого хода начнет двигаться вниз (по чертежу), совершая рабочий ход, при этом движении зазор 14 будет постоянно открытым, и из камеры 4 обратного хода будет выходить отработанный воздух. After braking, the firing pin 2 will stop and under the influence of pressure in the forward chamber 3 will begin to move downward (according to the drawing), making a stroke, while the movement, the gap 14 will be constantly open, and the exhaust air will come out of the reverse chamber 4.

Перед нанесением удара ударником 2 по переднему торцу корпуса 1 торцевая часть уплотнительного пояска 18 встретится с ограничителем 21 прямого хода, упругоэластичный фланец 11 при деформации перекроет зазор 14, и произойдет герметизация камеры 4 обратного хода. Before striking by the hammer 2 on the front end of the housing 1, the end part of the sealing girdle 18 will meet the forward stroke limiter 21, the elastic-elastic flange 11 will close the gap 14 during deformation, and the reverse chamber 4 will be sealed.

После нанесения удара за счет поступающего воздуха в загерметизированную камеру 4 обратного хода ударник 2 начнет совершать обратный ход. After striking due to the incoming air into the sealed reverse chamber 4, the striker 2 will begin to reverse.

При этом за счет первоначально созданной деформации упругоэластичного фланца 11 и избыточного давления со стороны камеры 4 обратного хода зазор 14 будет перекрыт на всем движении ударника 2 при обратном ходе. Moreover, due to the initially created deformation of the elastic flange 11 and the excess pressure from the side of the reverse chamber 4, the gap 14 will be blocked over the entire movement of the striker 2 during the reverse stroke.

Откроется зазор 14 после встречи упругоэластичного фланца 11 с ограничителем 8 обратного хода, и цикл повторится. The gap 14 will open after the meeting of the elastic flange 11 with the backstop 8, and the cycle will repeat.

Claims

Pneumatic shock assembly with a cuff valve, including a housing with inlet and exhaust openings, mounted in the housing with the ability to move the hammer, forward and reverse cameras, a channel in the hammer for communication of the forward and reverse cameras, forward and reverse limiters, made on the inner surface case, a shut-off valve from the back-up chamber, characterized in that the shut-off valve from the back-up chamber is a cuff valve in the form of an elastic-elastic flange fixed in the middle the ring in the annular end groove of the striker with the formation of a gap between the elastic flange and the annular groove of the striker for the passage of exhaust air, while the annular end groove of the striker is connected by channels to the reverse chamber, and on the end surface of the elastic flange adjacent to its side surface, a sealing girdle is made, hermetically in contact with the inner surface of the cylindrical body.